3D NAND引發存儲跨越閃存臨界點

發布時間:2016-11-30



我記得塞萬提斯《堂吉訶德》里面,有一句話非常經典:

別妄想世界永恒不變。

2016年,也是一個不平凡之年。在多個閃存顆粒廠商宣告3D NAND的32層堆疊產品制造戰略并推出新品的時候,就已經標志著存儲產業正在迎來一場因閃存進化引發的大變革。而3D NAND成為了變革中的關鍵因素。

3D NAND引爆存儲變局

當然了,也別妄想存儲的世界永恒不變。明末清初的魏禧也說:“變者,法之至也。”在閃存誕生那天開始,存儲的世界就已經起了變化。

之前,閃存因高昂的成本問題備受業界和用戶爭議,3D NAND技術的演進與應用的興起,引發存儲跨越閃存臨界點,正在將存儲行業推向另一個時代。 

來自Wikibon在2014年發布的數據顯示,在未來接下來的5年時間里,SSD每GB成本將會繼續下降,到了2023年左右,SSD每GB單位成本將與HDD持平。其中主要的功勞當然是來自3D NAND的量產推動力。

預計從2017年到2018年期間,將有一半Flash將基于3D NAND產品。

甚至有更樂觀的業內人士分析認為,從TCO對比來看,2017年SSD有望達到甚至低于HDD。

可見,比較SSD與HDD成本不僅能只是看采購價格,需要從TCO上去考量才更能說明問題。

在3D NAND技術的推動下,使得閃存也愈加符合摩爾定律,每一年半后可以用同樣價格買到雙倍容量。

3D NAND采用多層堆疊降低顆粒的成本,是三星在2015年研發出32層堆疊的3D NAND產品。到了2016年,包括三星、美光、Intel、SK海力士、東芝、SanDisk在內的所有全球閃存顆粒知名廠商都有了32層堆疊的3D NAND產品。

在3D NAND發展的大趨勢下,存儲廠商幫助用戶將存儲性能提升與TCO降低獲得了平衡。

為此,我們也看到全球富有代表性的企業級存儲廠商如HPE、Dell、NetApp、EMC、HDS等等,相繼宣布支持采用3D-NAND技術來升級存儲陣列,并且市面上也可以看到來自這些存儲廠商采用了3D-NAND的存儲陣列產品。從而可以為企業級用戶提供基于閃存配置的高性能存儲,相較于傳統磁盤存儲有著性能與成本平衡。

不僅閃存因3D NAND而改變,存儲陣列因3D NAND而改變,而且云計算領域也因3D NAND而正在發生改變。

閃存加速云服務商構建全新云存儲

企業級存儲大佬紛紛開始應用3D-NAND技術來實現存儲創新的同時,云服務提供商似乎也坐不住了,也紛紛開始將閃存應用到云服務產品構建領域。

從目前可以找到的公開消息來看,國內的阿里云、青云都已經采用了SSD構建云存儲為用戶提供服務,同時青云在PCIe閃存云應用上表現得更為積極。在11月17日上海1區正式商用時,其云存儲服務全部采用了PCIe 閃存卡,成為全部配置閃存卡為用戶提供云存儲服務的廠商。

其實,對于閃存在云計算領域的應用方面,IBM這樣的大佬也同樣坐不住了。最早有消息宣稱IBM 要做自己的PCM閃存,PCM即Phase-Change Memory,也就是我們聽說的相變內存。TLC型PCM就號稱有1000萬次寫入壽命,當時有認人就分析IBM的PCM愿景非常美好,但是要到量產和商用所需要的時間不知道還要等多久。

與其等待自研的PCM倒不如牽手業界閃存大佬一起合作,因而,后來我們也看到了IBM宣告在2017年下半年,針對 Bluemix云服務將引入英特爾3D XPoint閃存方案Optane。Optane 就是英特爾3D XPoint非易失性內存方案的總稱。

由此來看,云服務商開始大面積采用各種閃存方案來豐富和優化自己的云存儲服務,這是否也意味著,閃存的應用正在云計算領域開始全面、深入展開了呢?

3D NAND相比英特爾和美光的3D XPoint、IBM的PCM等等其他創新的閃存技術成熟度更高,“先入為主”,商用化速度更快,因而借助3D NAND可以很大程度上優化閃存成本,從而也就成為了云服務供應商全面采用閃存方案構建云存儲服務的催化劑。

大容量閃存卡勢不可擋

閃存因3D NAND而改變,存儲陣列因3D NAND而改變,云因3D NAND而改變,那么整個閃存應用水平是否也在因3D NAND而改變呢?

在這之前,大家所熟悉的大部分廠商所提供的閃存卡容量是:1.6TB、1.8TB 、2.4TB 、3.2TB、6.4TB等等不太一致的容量類型,但是閃存卡的容量基本到了6.4TB就是極限了。

俗話說,沒有最大只有更大。這都是因為用戶對于閃存卡性能有了很好滿足之后,對閃存容量也就有了更大的需求。

為此,11月24日,寶存科技正式宣布推出的Shannon Direct-IO PCIe Flash單卡容量可達12.8TB(裸容量為16.384TB)。這款大容量閃存卡新品采用了標準的半長全高PCIe卡和PCIe 2.0×8接口,能和當前所有機架式或機箱式服務器兼容。外形和之前Direct-IO PCIe Flash 6.4TB閃存卡很相似,所以兩者在型號名稱上也保持了一致性。

“如果每Die到明年達到512Gb,那么寶存閃存卡可以升級實現單卡25.6TB的用戶可使用容量。” 寶存科技CEO、聯合創始人陽學仕對此表示。

同時這塊12.8TB的閃存卡提供標準化塊設備軟件兼容接口,應用程序無需改動就可以獲得十倍甚至百倍的性能提升。隨機讀寫延遲表現還不錯,實現最低時延70μs RR 、9μs RW,功耗峰值也低于25W。

無獨有偶,與此同時發布的,還有一款面向企業級應用的U.2標準接口閃存卡——Shannon Direct-IO PCIe Flash-U.2,其容量擴至9.6T。

有大必有小。大容量創新之后,常見2TB小容量閃存領域,寶存科技也在不斷創新。新推出的Shannon Hyper-IO G5 NVMe SSD雖然容量小,但是也結合了3D NAND Flash技術。寶存科技項目經理林定寬表示:“低于6瓦的功耗, 相信可以幫助許多數據中心用戶呈現更好的節能。”支持標準化U.2接口,目前單卡容量可達2TB。因為這塊卡也是第一次采用寶存科技高度定制的NVMe ASIC控制器,加上固件,也代表了寶存科技已經在閃存卡領域獲得了新的進步。

不過,12.8TB引發了大容量閃存的“颶風行動”,那么其他閃存廠商會不會跟進呢?

首先,寶存成為大容量閃存卡廠商而引發大家熱烈討論,相信更多閃存廠商就此也會有所考量。

其次,更多的原因還是因為用戶確實存在大容量閃存卡的需求。在云計算和大數據蓬勃發展的今天,在VDI、高性能計算、數據庫加速等等應用場景下,大容量閃存卡帶來的性能提升不僅解決了性能問題,在存儲容量層面也會引起新的發酵。

甚至有業內人士指出,或許,在未來的某一天,Server SAN將會統領存儲江湖,而大容量閃存卡也將為之扮演著重要的角色。當然,這只是一種未來的猜想,值得以后繼續探討。

理性發展,PCIe、NVMe、SATA3和諧向前

不過,從整個PCIe、SATA、SAS三類SSD市場發展趨勢來看,PCIe SSD在不斷增長,未來將接近或將超越現在排在前面的SAS和SATA。到了2020年左右,SAS SSD的市場可能會縮減到連PCIe SSD的一半都不到。

當前來看,SATA SSD還是占據閃存卡市場主要份額,因為其性能較HDD更優越,成本上也令用戶更易接受。

為此,我們也可以看到寶存科技在PCIe Flash、NVMe SSD、SATA3 SSD三條閃存線上都有了自己的產品布局。看準PCIe Flash高速成長的市場大推大容量閃存卡撬動創新市場,因為看好PCIe SSD未來成長,同時基于用戶對于2.5英寸尺寸和U.2規格的SSD實際應用需求,寶存自然會加強這個方面的產品推出。

另外,也看好NVMe SSD低能耗帶來數據中心用戶實際應用,同時,還保持對SATA3 SSD市場的覆蓋。

不過,對于NVMe SSD的發展,寶存科技有著比較深入的技術考量。

一是,NVMe SSD問題在于兼容性,需要做系列專業性測試,以及確保兼容性測試。

二是,想要獲得更好性能表現就需要對于低功耗和散熱的設計要求更高,寶存科技有高速降溫技術,保護閃存卡獲得可靠的性能。

三是,隨著3D NAND堆疊層數增加,對可靠性要求就苛刻。而錯誤檢查碼和糾正碼算法可以讓閃存可靠性提高、壽命得到延伸,寶存科技的LDPC技術可以讓ECC表現更優。

四是,寶存科技的RAID技術在NAND上提供多一層保護。

可見,理性發展,PCIe、NVMe、SATA3和諧向前才是“硬道理”。

小結

當前,3D NAND正在改變閃存,正在改變存儲陣列,正在改變云存儲服務,也正在改變整個存儲產業和生態。

顯然,寶存科技成為了這些所有改變的橋梁與紐帶之一,未來也正在構建一個以3D NAND帶來的全新閃存應用新生態。當然,只是一個寶存科技還不夠,在大容量閃存卡領域,在3D NAND技術的閃存創新領域,相信后面將會有更多的閃存廠商繼續跟進,因為用戶的需求變化將會主導這一切成為現實。

之前有人提出“磁盤已死”的論斷,這雖然有些突兀,但是,事實上,閃存發展早已勢不可擋。毋庸置疑,3D NAND引發存儲正在跨越閃存臨界點,未來存儲的發展必將因閃存而發生翻天覆地的變化。  
 

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